近日，鄭州大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院國(guó)家低碳環(huán)保材料智能設(shè)計(jì)國(guó)際聯(lián)合研究中心邵國(guó)勝教授團(tuán)隊(duì)張鵬教授課題組在電紡柔性纖維助力高能量密度鋰硫電池方面取得進(jìn)展，研究成果以題為“Lithium–Sulfur Batteries Meet Electrospinning: Recent Advances and the Key Parameters for High Gravimetric and Volume Energy Density”的綜述論文發(fā)表在材料領(lǐng)域期刊《Advanced Science》上。鄭州大學(xué)為第一完成單位，材料科學(xué)與工程學(xué)院2018級(jí)博士研究生張永上為第一作者，張鵬教授為通訊作者。

鋰硫電池以其超高的理論比容量和理論能量密度而受到廣泛的研究，被認(rèn)為是具有前景的下一代高能量密度儲(chǔ)能體系。然而，穿梭效應(yīng)、導(dǎo)電性差、體積膨脹和鋰枝晶過(guò)度生長(zhǎng)等問(wèn)題嚴(yán)重阻礙了鋰硫電池的商業(yè)化進(jìn)程。在眾多解決鋰硫電池面臨問(wèn)題的方法中，電紡纖維以制備方式簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)多樣、柔韌性好和成分可調(diào)，并且易于與其他材料制備相結(jié)合等特點(diǎn)而受到了廣泛的應(yīng)用，在解決鋰硫電池的問(wèn)題方面展現(xiàn)出了巨大的潛力。該工作以電紡為出發(fā)點(diǎn)，詳細(xì)的探索了電紡纖維在鋰硫電池中應(yīng)用的結(jié)構(gòu)和材料的優(yōu)越性，并將電紡纖維在鋰硫電池中的應(yīng)用劃分為正極宿主、夾層、隔膜和負(fù)極宿主四種類(lèi)型，為電紡纖維的設(shè)計(jì)提供了豐富的案例。重要的是，該研究系統(tǒng)評(píng)估了以電紡纖維為基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)500 Wh kg-1和700 Wh L-1鋰硫電池關(guān)鍵參數(shù)的數(shù)學(xué)模型，在理論上為實(shí)現(xiàn)高能量密度鋰硫電池的設(shè)計(jì)提供了參考依據(jù)，推動(dòng)柔性?xún)?chǔ)能器件向低成本和實(shí)用化方向發(fā)展。

該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、河南省優(yōu)秀青年基金、鄭州大學(xué)材料學(xué)科青年創(chuàng)新專(zhuān)項(xiàng)基金和鄭州新世紀(jì)材料基因組工程研究院等的支持。

全文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202103879